康伯寅 吳媛君

膝骨關(guān)節(jié)炎 ( knee osteoarthritis，KOA ) 是常發(fā)生在中老年人群的骨科疾病，其病理特點(diǎn)主要為膝關(guān)節(jié)軟骨受到破壞，進(jìn)而出現(xiàn)軟骨下骨反應(yīng)性增生改變[1]。由于 KOA 具有較高的發(fā)病率及致殘率，目前已受到世界各國研究人員的關(guān)注。既往臨床多采用臨床癥狀、體征及影像學(xué)檢查評(píng)估 KOA 患者的病情嚴(yán)重程度，但缺乏較高的敏感度和特異度，難以指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員實(shí)施精準(zhǔn)化的治療，甚至還會(huì)錯(cuò)失最佳的治療時(shí)機(jī)[2]。研究證實(shí) KOA 病理改變主要發(fā)生在膝關(guān)節(jié)軟骨，與構(gòu)成軟骨的基質(zhì)膠原纖維和蛋白多糖等物質(zhì)完整性受到嚴(yán)重破壞有一定關(guān)系[3]。由于基質(zhì)金屬蛋白酶-9 ( matrix metalloproteinase-9，MMP-9 ) 是基質(zhì)膠原纖維降解過程中發(fā)揮重要作用的酶蛋白，而基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1 ( matrix metalloproteinase inhibitor-1，TIMP-1 ) 是基質(zhì)金屬蛋白酶 ( matrix metalloproteinase，MMPs ) 的特異性抑制劑，兩者表達(dá)水平平衡關(guān)系是 KOA 軟骨是否出現(xiàn)降解的關(guān)鍵所在[4]。本研究選擇我院 2016 年 5 月至 2019 年 8 月期間確診為 KOA 的 97 例患者作為研究對(duì)象，擬探討 MMP-9、TIMP-1 及其比值在評(píng)估KOA 患者病情嚴(yán)重程度中的價(jià)值，從而為醫(yī)務(wù)人員選擇準(zhǔn)確治療方案提供幫助。

資料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

1. 納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 明確診斷為 KOA[5]，且近期未服用糖皮質(zhì)激素藥物治療者；( 2 ) 簽署研究參與知情同意書者。

2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 伴隨有類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、半月板損傷等關(guān)節(jié)疾病者；( 2 ) 膝關(guān)節(jié)存在腫瘤、結(jié)核等疾病或化膿感染者；( 3 ) 膝關(guān)節(jié)間隙明顯狹窄或呈骨性連接表現(xiàn)者；( 4 ) 精神系統(tǒng)異?；蚰惓Ｕ撸? 5 ) 妊娠期或哺乳期婦女。

二、一般資料

本研究共納入 97 例，均為單膝病變，同期選擇30 例無關(guān)節(jié)炎表現(xiàn)的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)型損傷手術(shù)患者作為對(duì)照組，兩組性別、年齡及 BMI 比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05 )，本研究符合醫(yī)院倫理委員會(huì)要求并審批通過。

三、研究方法

1. 標(biāo)本采集：兩組患者入院后均在空腹?fàn)顟B(tài)下抽取 10 ml 肘部靜脈血液，2000 r / min 離心處理后留取血清，在 -80 ℃ 冰箱內(nèi)保存。KOA 手術(shù)患者及對(duì)照組患者在手術(shù)期間抽取病變膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)液，非手術(shù)患者則通過關(guān)節(jié)穿刺抽取關(guān)節(jié)液，均留取3 ml。關(guān)節(jié)液經(jīng) 2000 r / min 離心處理后留取上層清液，在 -80 ℃ 冰箱內(nèi)保存。

2. 檢測(cè)方法：采用酶聯(lián)免疫吸附 ( enzymelinked immunosorbent assay，ELISA ) 法檢測(cè)兩組患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1 表達(dá)水平 ( 檢測(cè)試劑盒均購自美國的 ABI 公司 )，由本院檢驗(yàn)科醫(yī)師嚴(yán)格按照試劑盒說明進(jìn)行操作，同時(shí)計(jì)算兩者比值。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用 SPSS 20.0 軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，各組血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1 表達(dá)水平及兩者比值比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和方差分析，相關(guān)性研究采用 Pearson 法分析，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、兩組患者基線資料比較

兩組患者性別、年齡及平均體質(zhì)量指數(shù) ( body mass indax，BMI ) 比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05 )( 表 1 )。

表 1 兩組患者基線資料比較Tab.1 Comparison of baseline data between the two groups

二、兩組患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 比較

KOA 組患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 均明顯高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 ) ( 表 2 )。

三、不同 Kellgren-Lawrence ( K-L ) 分級(jí) KOA患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 /TIMP-1 比較

不同 K-L 分級(jí) KOA 患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 )，且隨著病情程度加重，血清及關(guān)節(jié)液MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 均明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 ) ( 表 3 )。

四、K-L 分級(jí)與血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 的相關(guān)性分析

K-L 分級(jí)與血清 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 /TIMP-1 (r＝0.372，0.397，0.475 ) 及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 (r＝0.406，0.442，0.581 ) 均呈正相關(guān)性關(guān)系 (P＜0.05 )。

表 2 兩組患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 比較Tab.2 Comparison of MMP-9, TIMP-1, and MMP-9 / TIMP-1 in serum and joint fluid between the two groups

表 3 不同病情嚴(yán)重程度 KOA 患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 比較Tab.3 Comparison of MMP-9, TIMP-1, and MMP-9 / TIMP-1 in serum and joint fluid of patients with different KOA severities

討 論

膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是治療 KOA 患者惟一有效的手術(shù)措施，然而隨著對(duì)其發(fā)病機(jī)制的深入研究發(fā)現(xiàn)常需要較長(zhǎng)時(shí)間才能形成 KOA，故早期防治 KOA 成為可能[6-7]。目前膝關(guān)節(jié)正側(cè)位 X 線是臨床診斷 KOA的影像學(xué)檢查方法，尤其基于上述檢查的 K-L 分級(jí)仍是評(píng)估 KOA 病情嚴(yán)重程度的重要標(biāo)準(zhǔn)[8]。但超過半數(shù)的 KOA 患者未出現(xiàn)典型的影像學(xué)特征表現(xiàn)，其原因在于 KOA 疾病早期階段以軟骨微觀病理改變?yōu)橹?，影像學(xué)檢查無法準(zhǔn)確檢出，故在評(píng)估病情嚴(yán)重程度方面具有明顯的局限性[9]。關(guān)節(jié)鏡檢查雖然可直接觀察關(guān)節(jié)軟骨病變，但對(duì)患者具有一定的創(chuàng)傷性，不適合應(yīng)用于常規(guī)疾病監(jiān)測(cè)，近些年還有研究通過檢測(cè)血清及關(guān)節(jié)液炎癥細(xì)胞因子用于臨床診斷和評(píng)估 KOA 病情嚴(yán)重程度，但無法準(zhǔn)確反映膝關(guān)節(jié)軟骨的破壞程度[10]。由于缺乏評(píng)估 KOA 的病情嚴(yán)重程度，難以及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)闹委煷胧?，?dǎo)致 KOA 持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而出現(xiàn)滑膜增生、關(guān)節(jié)積液等情況，最終對(duì)患者生活質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，尋找一種客觀評(píng)估 KOA 患者病情嚴(yán)重程度的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)顯得極為重要。

膝關(guān)節(jié)軟骨主要由基質(zhì)和軟骨細(xì)胞共同組成，其中基質(zhì)不但使得軟骨具有較好的彈性功能，還可有效吸收、分散膝關(guān)節(jié)受到的負(fù)荷壓力，此外軟骨細(xì)胞還可起到維持膝關(guān)節(jié)軟骨解剖結(jié)構(gòu)和生理功能的作用[11]。MMPs 可降解大部分關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)，在 KOA 發(fā)病過程中發(fā)揮著重要作用，其表達(dá)水平明顯升高及其與基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑 ( matrix metalloproteinase inhibitors，TIMPs ) 之間動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系失調(diào)已成為 KOA 發(fā)病機(jī)制研究的關(guān)注焦點(diǎn)[12]。TIMPs 可與 MMPs 相互結(jié)合形成特異性復(fù)合物，從而阻斷 MMPs 與底物的結(jié)合過程，從而有效維持關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)物質(zhì)合成、降解之間的平衡狀態(tài)[13]。正常情況下，關(guān)節(jié)軟骨內(nèi) TIMPs 和 MMPs 的分泌處于平衡狀態(tài)，而在 KOA 病變形成時(shí)，關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞、軟骨細(xì)胞可合成和分泌大量 MMPs，使得 MMPs /TIMPs 平衡狀態(tài)出現(xiàn)嚴(yán)重紊亂，進(jìn)而使得較多關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡，基質(zhì)成分出現(xiàn)降解，最終導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)軟骨的嚴(yán)重破壞[14]。由于 MMP-9 是早期反映KOA 病理改變的重要實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)，而 TIMP-1 則是機(jī)體內(nèi) MMP-9 的特異性抑制物，因此本研究檢測(cè)血清及關(guān)節(jié)液兩者表達(dá)水平及其比值變化，結(jié)果顯示：KOA 組患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 均明顯高于對(duì)照組 (P＜0.05 )，且隨著病情程度加重，不同 K-L 分級(jí)組患者血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 均明顯升高(P＜0.05 )，提示血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 與 KOA 患者病情嚴(yán)重程度可能有一定關(guān)系。分析原因?yàn)?MMP-9 / TIMP-1 比值逐漸升高，MMP-9 降解基質(zhì)的功能相對(duì)增強(qiáng)，使得蛋白多糖分解并大量丟失、損壞關(guān)節(jié)軟骨中膠原與蛋白多糖的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加快軟骨細(xì)胞的凋亡，阻止蛋白多糖和膠原的合成，導(dǎo)致在細(xì)胞外基質(zhì)成分破壞增多的情況下，抑制細(xì)胞外基質(zhì)降解的物質(zhì)未得到有效增加，使得軟骨退行性病理改變遠(yuǎn)超 TIMP-1 的修復(fù)作用，故無法抑制 MMP-9 對(duì) KOA 關(guān)節(jié)軟骨的降解作用，反過來還會(huì)加重軟骨細(xì)胞的損傷嚴(yán)重程度，導(dǎo)致 KOA 病情逐漸加重[15]。

本研究還采用 pearson 法分析 K-L 分級(jí)與血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 的相關(guān)性，結(jié)果顯示 K-L 分級(jí)與血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 均呈正相關(guān)性關(guān)系 (P＜0.05 )，提示血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 /TIMP-1 與病情嚴(yán)重程度存在密切的相關(guān)性，而通過檢測(cè)血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 /TIMP-1 有助于評(píng)估 KOA 患者的病情嚴(yán)重程度。其中關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 的r值大于血清，關(guān)節(jié)液 MMP-9 / TIMP-1 的r值大于MMP-9、TIMP-1，由此提示關(guān)節(jié)液 MMP-9 / TIMP-1評(píng)估 KOA 患者病情嚴(yán)重程度的價(jià)值優(yōu)于其它指標(biāo)。本研究還存在一些不足之處，研究病例數(shù)較少，還需開展多個(gè)中心聯(lián)合的大樣本研究，以期將關(guān)節(jié)液MMP-9 / TIMP-1 作為評(píng)估 KOA 患者病情嚴(yán)重程度的重要實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)。

綜上所述，血清及關(guān)節(jié)液 MMP-9、TIMP-1、MMP-9 / TIMP-1 與 KOA 患者病情嚴(yán)重程度存在密切聯(lián)系，其中尤以關(guān)節(jié)液 MMP-9 / TIMP-1 評(píng)估KOA 患者病情嚴(yán)重程度的價(jià)值最優(yōu)。